船舶水彈性非線性載荷及結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究.pdf

1、 國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)： U661.1 學(xué)校代碼： 10213 國(guó)際圖書分類號(hào)：629.5 密級(jí)：公開 工學(xué)碩 學(xué)碩士學(xué)位論文 士學(xué)位論文 船舶水彈性非線性載荷及結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究 碩 士 研 究 生 ： 汪延凱 導(dǎo) 師 ： 桂洪斌、陳占陽(yáng) 申 請(qǐng) 學(xué) 位 ： 工學(xué)碩士 學(xué) 科 ： 船

2、舶與海洋工程 所 在 單 位 ： 船舶與海洋工程學(xué)院 答 辯 日 期 ： 2017 年 6 月 授予學(xué)位單位 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 - I - 摘 要 隨著海上運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和商船建造速度的提升，大型船舶愈加受到人們的歡迎，船舶尺度的增加使得船體結(jié)構(gòu)–流體之間的耦合作用愈加明顯，傳統(tǒng)的將船體當(dāng)成剛性結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分析的方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今的計(jì)算需求了，而今波浪誘導(dǎo)的大型船舶水彈性響

3、應(yīng)成為一個(gè)重要的研究課題。船舶作為一種龐大且復(fù)雜的海上交通工具，一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題，極可能會(huì)造成物資的損失以及人員的傷亡。因此對(duì)于船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算一定要安全可靠，以消除船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞和失效現(xiàn)象的安全隱患。本文即是基于水彈性理論進(jìn)行非線性載荷及結(jié)構(gòu)響應(yīng)方面研究，以期使對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評(píng)估更加可靠。 首先，本文在線性水彈性理論計(jì)算的基礎(chǔ)上增加了物面非線性與砰擊效應(yīng)非線性因素，并基于此編寫了非線性水彈性載荷的計(jì)算程序，通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果的比

4、較驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性。利用該程序討論了物面非線性及砰擊效應(yīng)等非線性因素對(duì)載荷結(jié)果的影響，而后又深入地分析了航速對(duì)砰擊效應(yīng)的影響。 其次， 以某條 10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船為研究對(duì)象， 借用 COMPASS-WALCS-BASI軟件對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)波的預(yù)報(bào)分析， 確定波浪的浪向角、 頻率， 以及波幅等參數(shù)，為后續(xù)波浪載荷的計(jì)算提供波浪信息，同時(shí)利用波浪譜分析方法找出船體的危險(xiǎn)剖面，方便后續(xù)對(duì)該危險(xiǎn)剖面的針對(duì)性分析。 再次，將準(zhǔn)靜態(tài)分析方法運(yùn)用到非線

5、性水彈性載荷的響應(yīng)分析中，求得船體彎曲應(yīng)力結(jié)果。 運(yùn)用有限元分析軟件 MSC/PATRAN 建立散貨船有限元模型，對(duì)船舶水彈性力學(xué)的準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果包含了考慮和不考慮砰擊效應(yīng)的彎曲應(yīng)力，并將危險(xiǎn)剖面處的網(wǎng)格應(yīng)力與經(jīng)典梁理論的結(jié)果進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)該方法的可行性進(jìn)行分析。 最后，運(yùn)用有限元分析軟件 MSC/PATRAN 對(duì)船舶水彈性力學(xué)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。將動(dòng)態(tài)分析方法運(yùn)用到非線性水彈性載荷的響應(yīng)